[發明專利]基于復雜網絡的擁堵路段建模和評估方法

有效

• 申請號: 201910270135.2
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109859480B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 劉志;宋聰聰;沈國江
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G08G1/01
• 分類號: G08G1/01
• 代理公司: 杭州之江專利事務所(普通合伙) 33216
• 代理人: 張慧英

本發明涉及基于復雜網絡的擁堵路段建模和評估方法，本發明針對交通網絡的擁堵現象，結合復雜網絡的方法對傳統的交通路網研究進行創新，在具有時變性的交通路網中，以自定義權重密度和鄰居密度來優化交通網絡量化方法，結合逾滲理論和復雜網絡理論來評估交通網絡的通行效率。本發明利用復雜網絡理論可以將交通網絡的研究簡化，直觀地描述擁堵現象，深入地分析路網的拓撲結構并探究交通流性質，從而為現代交通路網研究提供不同的方法和視角；復雜網絡與逾滲理論相結合可以拓寬交通網絡研究的領域，創建新穎的方法，為交通問題的解決提供理論依據，并起到指導作用。

技術領域

本發明涉及智能交通技術領域，尤其涉及基于復雜網絡的擁堵路段建模和評估方法。

背景技術

隨著城市經濟的快速發展，機動車保有量呈現快速增加的狀態，而不斷增加的城市道路始終無法承載大量的交通流，導致城市正常的交通出行嚴重受阻，交通擁堵頻發。特別是在大城市，交通擁堵已經成為常態。交通擁堵以及隨之而來的環境污染及能源短缺等問題已經成為影響城市發展和市民生活水平的重大問題。

作為現代城市交通管理的一個極其重要的手段之一，對瓶頸路段的識別和管理將在一定程度上決定著城市道路車輛運行的效率。然而車輛在過飽和交通狀態下的通行效率極低，能源消耗極大，這樣就制約了城市的發展，因此我們要在現有交通流模型的基礎上進行路網分析，結合更為合理的逾滲理論來實現瓶頸路段的識別，給交通管制提供一定的指導作用，以達到對關鍵擁堵路段的識別和通行效率的優化。

城市交通是一個非常復雜的系統，涉及到路網結構和車輛的運行等各個部分，若是考慮其中的所有因素，這樣不方便我們直接對其進行研究。我們需要結合交通流模型，對路網和車輛進行分析和研究。復雜網絡模型是一種計算簡便，易于理解且能夠對交通中的大部分特性進行描述的經典模型。其還具有易于擴展的特性，我們可以在該模型的基礎上利用權重密度和鄰居密度來分析擁堵的傳播性，以及引進物理學的逾滲理論，以達到對關鍵擁堵路段的識別和通行效率的優化。

以交通流建模方式來解決城市網絡的擁堵問題近幾年來逐漸成為研究者們的研究熱點，且取得了相應的成果?；趶碗s網絡的交通擁堵研究也逐漸受到各學者的青睞和關注。Albert等人提出了一種與節點的有效介數結合的微觀擁堵模型，并利用真實的交通數據來識別實際路網中的擁堵熱點。Takahiro Ezaki等人發現了交通擁堵的自發性變化，通過控制節點的有效和失效來研究擁堵節點如何影響整個路網，最后發現臨界情況并挖掘出導致路網擁堵的瓶頸路段。Qi等人同樣利用交通流數據來研究路網里的瓶頸路段是如何變化和轉移的。這些以實際數據為基礎的研究為我們理解城市交通系統提供了很好的見解和思路。

發明內容

本發明為克服上述的不足之處，目的在于提供基于復雜網絡的擁堵路段建模和評估方法，本發明針對交通網絡的擁堵現象，結合復雜網絡的方法對傳統的交通路網研究進行創新，在具有時變性的交通路網中，以自定義權重密度和鄰居密度來優化交通網絡量化方法，結合逾滲理論和復雜網絡理論來評估交通網絡的通行效率。

本發明是通過以下技術方案達到上述目的：基于復雜網絡的擁堵路段建模和評估方法，包括如下步驟：

(1)以地理信息數據為基礎的原始法建立路網模型；

(2)對原生交通數據進行異常數據清洗、路段匹配、數據融合和均值計算，將道路的平均行車速度作為模型中對應路段的權重；

(3)利用權重密度和鄰居密度指標優化交通網絡建模方法；

(4)在復雜網絡的基礎上，利用逾滲理論量化評估擁堵路段交通路網狀態。

作為優選，所述的地理信息數據包括路口信號機位置的經度和緯度，路段的起點路口和終點路口；在建立路網模型的過程中，通過路口的信號機點位來確定每個路口的經緯度，通過道路的起點路口和終點路口確立路口與路口之間的連接關系；接著，采用原始法進行構建，以所有路口作為節點，以所有道路作為連邊。